生物廢水處理中幾種生物載體的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

梅晶

中圖分類號：X7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0274-02

在生物膜法中，廢水處理的核心技術(shù)之一是載體。微生物主要的生存場所就是載體表面，載體的理化性質(zhì)會影響生物膜的構(gòu)成和形狀、水氣分布、氧利用率等。從20世紀(jì)70年代開始，生物載體就已經(jīng)成為科研工作者的主要研究對象，不斷的進行著改進和研發(fā)，推動著生物膜法一直不斷發(fā)展。目前常用的生物載體是蜂窩填料、軟性填料、半軟性填料等固定型填料和懸掛型填料，但在使用中常會遇到堵塞、結(jié)團、布氣布水不均勻等問題，生物處理效果受到了一定程度的影響。且它們均需安裝在輔助支架上，給工藝維護帶來不便。

懸浮填料的比表面積大、耐腐蝕、壽命長、質(zhì)量輕，解決了傳統(tǒng)填料存在的問題，成為近年來填料科研的重要突破口。

一、固定填料

固定式填料材質(zhì)主要為有機高分子化合物，形式主要為波紋板和蜂窩狀。主要用于印染、紡織、化肥、化工等行業(yè)，其中使用最多的就是生物塔濾。在不發(fā)生堵塞時這種填料處理效果較穩(wěn)定[1]，擁有很長的使用壽命，一般為5～8年。但是這種填料對布水、布氣均勻性十分敏感，水力條件不好時會產(chǎn)生脫膜困難的現(xiàn)象，導(dǎo)致堵塞。處理高濃度廢水時，蜂窩填料也容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，處理效率急劇下降。同時，其造價較高。最近幾年幾乎不再使用這種產(chǎn)品，一些原有項目也基本使用其它填料改造替代[2]。

一種日本新光尼龍株式會社研發(fā)生產(chǎn)的網(wǎng)狀蜂窩填料[3]，具有大孔隙率的特點，材料的重量輕，韌性強，耐酸堿腐蝕，具備很高的穩(wěn)定性。可獲得良好穩(wěn)定的處理水質(zhì)和良好的SS去除效果?？捎糜谖鬯娜壧幚恚鏊瓸OD5可控制在3mg/L以下。

波紋板狀填料則以英國的“Flocor”填料和法國的“Cloisonyle”填料為代表[4]。這類填料具有大孔徑、不容易出現(xiàn)堵塞、流程長、高處理效率、安裝運輸方便等優(yōu)點，但也存在波紋通道內(nèi)水流動不均，生物膜更新困難等缺陷。

二、懸掛式填料

懸掛式填料經(jīng)過了逐步改進完善的30年，使用壽命可達到5～10年，造價適中。一般分為軟性填料、半軟性填料、組合填料和彈性填料等幾類。

1.軟性填料，理論比表面積大、容易掛膜、成本少、組裝容易、不堵塞等。BOD5去除率可達80%～90%。缺點是容易纏結(jié)、斷絲，而且中心繩容易斷。特別在進水化學(xué)需氧量高時，纖維絲更容易出現(xiàn)纏結(jié)的現(xiàn)象，產(chǎn)生厭氧環(huán)境，更易腐蝕損壞且影響出水水質(zhì)。使用壽命通常為1～2年。

2.半軟性填料，主要解決軟性填料的堵塞、斷絲等問題。它具有較強的再行布水布氣能力、掛膜脫膜效果良好、沒有堵塞，使用壽命5～10年。缺點是比表面積不高，微生物附著性能較差。

3.組合填料，抗酸堿、抗生物降解，比表面積大、生物膜附著性能好，而且具有半軟性填料的優(yōu)點。主要有盾式組合填料[5]、新型組合填料[6]（見圖1）。

4.彈性立體填料。使用壽命長、水力性能好，氧傳遞系數(shù)高，材料具有優(yōu)異的親水親和性能并耐腐蝕耐高溫，比表面積大，生產(chǎn)速度快，可供應(yīng)大型工程的需要。彈性填料主要包括YDT、TA、PWT以及自變形彈性立體填料。

三、分散型填料

分散型填料種類很多，主要包括堆積式、懸浮式填料，沒有上述填料的安裝工作，使用時只需放置于處理裝置中就可以，使用方便，而且更換容易，減少了安裝及運行操作管理工作量。

1.以粘土為骨料，粉煤灰為摻合料的水處理酶促生物填料[7]， 3d即出現(xiàn)生物膜附著特征。用江西萍鄉(xiāng)地區(qū)的天然陶土作骨料[8]制備的球形輕質(zhì)陶粒，也在試驗中得到了良好的處理效果。

2.絲瓜絡(luò)纖維，絲瓜風(fēng)干后得到的具有密布的網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)的天然物質(zhì)[12]，富含纖維素和木質(zhì)素，如圖2?？芍苽涑鼍W(wǎng)狀沸石[9]，相比表面積大；可作為細胞固定化的天然載體，固定細菌于纖維表面[10，12]，對染料廢水進行脫色處理。

3.貝殼填料（95%的碳酸鈣和少量的殼質(zhì)素）也是一種生物質(zhì)填料，具有易降解、無毒害、掛膜快、生物親水親和性好等特點。

對某些弱酸性廢水的處理問題，熊小京[13]等采用貝殼作為生物填料，與陶粒填料的對比試驗證明，貝殼填料具有優(yōu)異的除磷效果，通過生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀除磷，而進水pH越低，除磷效果越好。

4.多孔泡沫填料，以LINPOR工藝的多孔泡沫塊式懸浮填料為代表。LINPOR工藝是一種成熟的MBBR工藝，其填料為邊長10～15mm的聚氨酯塑料海綿（圖3）。

LINPOR填料實際填充率僅為5.5%～6.0%，COD、BOD5去除率接近90%，TN去除率70.3%[14]。大連春柳河污水處理廠[15]原有4組4廊道活性污泥法生化池，改造后日處理量由6萬t增加到8萬t，出水水質(zhì)達標(biāo)。

Comett 等人[16]將LINPOR載體試用在垃圾滲濾液的處理中，并與Kaldnes填料做比較，其氨氮去除率72%、COD去除率47%，Kaldnes氨氮去除率42%、COD去除率39%。實驗表明LINPOR載體有更好的氨氮去除效果，更耐沖擊負荷。

5.懸浮球填料比表面積大、孔隙率高、親水親和力強、化學(xué)和生物穩(wěn)定性能好、耐用、不引起二次污染、管理運轉(zhuǎn)方便等特點。

四、小結(jié)

生物載體作為污水處理的核心部分，決定著污水處理系統(tǒng)的處理效率和處理能力，三種填料在各自的發(fā)展中都有相應(yīng)的改進，但易堵塞、生物膜更新困難是固定填料難以改善的問題；懸掛填料將絲狀部分不斷改進得到比表面積較小的填料種類解決了纏絲、堵結(jié)的問題，仍可將COD去除率保持在85%～95%；相較之下分散型填料使用方便，更換容易，減少了安裝及運行操作管理工作量，原料多樣，成本較低，成為了填料使用和研究的未來趨勢。

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